世界首例自体再生胰岛移植成功，CellDiscovery最新研究成果：干细胞来源再生组织可长期有效代偿T2D晚期患者功能损失

4月30日，中国科学院分子细胞科学卓越中心（生物化学与细胞生物学研究所）程鑫课题组和海军军医大学上海长征医院殷浩课题组在《2019》发表最新研究成果国际学术杂志《Cell Discovery》：“通过个性化内胚层干细胞衍生的胰岛组织治疗胰岛功能受损的2型糖尿病患者。” 该研究人员发起的临床（IIT）研究首先利用患者自体血液PBMC重编程为iPSC； 然后建立具有内胚层分化特异性的内胚层干细胞（Endoderm干细胞，EnSC），并以EnSC为种子细胞，在体外重建胰岛组织（E-islet）； 终于在2021年7月19日，通过皮肝门静脉介入输液移植（T2D）治疗了一例因终末期糖尿病肾病而接受肾移植的胰岛功能受损的2型糖尿病患者。

这是世界上第一项通过移植源自干细胞的自体再生胰岛组织来治愈胰岛损伤型 T2D 的人体探索性临床研究。 本研究披露的术后116周数据初步证明了E胰岛移植的安全性，并证实了血糖控制、外源性胰岛素减少/脱离、空腹/餐后C肽/胰岛素分泌等关键临床指标。 该组织的替代治疗方法效果显着。 这项研究首次在人类身上证明，干细胞来源的再生胰岛组织可以有效地长期补偿晚期T2D患者的胰岛功能丧失，逆转高血糖并实现功能性治愈。

糖尿病严重危害人类健康，也是多种疾病的重要诱发因素。 胰岛功能受损在不同亚型的糖尿病中都有不同程度的表现。 其中，随着2型糖尿病（T2D）患者体内胰腺β细胞数量逐渐减少和退化，其胰岛素分泌功能下降。 因此，约30%的2型糖尿病患者必须终生依赖胰岛素​​注射治疗。 尤其值得关注的是，长期血糖控制不佳会导致失明、肾衰竭、心脑血管意外、截肢、低血糖昏迷甚至死亡等严重并发症。 自2000年埃德蒙顿计划出现以来，从死者捐献的胰腺中提取胰岛组织，用于微创移植，治疗脆弱的1型和2型糖尿病患者，在功能性治愈方面取得了突出的效果。 近年来，胰岛移植后5年完全不用胰岛素的患者比例已增至60%，有一名患者甚至维持治愈20年以上。 长期研究表明，胰岛移植有利于糖尿病肾病患者肾移植后的血糖控制，进而对移植肾的长期生存和功能维持具有积极意义。 但由于供体严重短缺、胰岛分离技术复杂等因素，难以普及。 因此，体外再造组织替代死亡捐献胰岛对于根治胰岛素依赖型糖尿病具有巨大的应用价值和临床需求（图1）。

图 1. 患者 E-胰岛制备、质量控制以及移植安全性和有效性评估的主要流程概述。

此前的研究表明，通过多能干细胞的定向分化可以获得包括β细胞在内的胰岛内分泌细胞。 最近，Viacyte的临床I/II期研究表明，胚胎干细胞体外分化衍生的胰腺祖细胞可以封装在非免疫隔离生物相容性胶囊中，并皮下移植到T1D患者体内。 胰腺祖细胞进一步分化为体内的胰岛内分泌细胞，并根据饮食刺激分泌胰岛素； 然而，由于体内胰腺前体细胞进一步分化为β细胞的效率低下，这种疗法尚无法提供足够的胰岛素来将血糖恢复到健康水平。 此外，Vertex（Semma）还于2021年7月26日启动了一项移植治疗T1D的临床研究，使用源自胚胎干细胞的再生胰岛组织。 然而，以多能干细胞为原料制备胰岛组织，面临极其复杂的分化中间过程带来的靶细胞纯度和非靶细胞保留等问题，尤其是因多能干细胞导致的体内肿瘤形成风险。系统中剩余的未分化细胞。 近年来，寻找多能干细胞下游具有特异分化潜能且体内不具有致瘤性的新干细胞类型已成为研究热点； 其中，程欣团队建立了全球首个种系特异性干细胞系——内母细胞瘤。 表皮干细胞（EP细胞）及其改良型EnSC； EnSC在定向分化为内胚层（胰腺、肝脏等）的特异性和体内安全性方面具有优势，是体外大规模重建胰岛组织的首选种子。

在本研究中，程欣团队建立了GMP条件下的体外定向分化系统。 以患者自体EnSC为种子，通过两个关键的中间步骤，制备出具有形态、内分泌细胞组成和比例、纯度、基因表达、机体功能特征的系统。 E-胰岛是再生的胰岛组织，其内部和外部功能与成人胰岛相似。 研究团队利用免疫缺陷SCID-米色小鼠模型、链脲佐菌素诱导的小鼠/食蟹猴糖尿病模型和人源化小鼠模型来评估E-胰岛的体内存活率、肿瘤风险、体内功能和免疫原性。 （图2）。 在临床前研究的基础上，海军军医大学上海长征医院临床团队通过经皮肝门静脉介入输注，成功将120万胰岛当量（IEQ）的自体E胰岛移植到患者肝脏中。 安全性和有效性相关指标。

图2. T2D患者自体E胰岛移植的临床前研究结果

研究结果表明，E-胰岛移植后，患者的血糖控制随着时间的推移持续改善。 24小时实时血糖监测设备数据显示，TITR（time-in-tight-range，3.9~7.8 mM，这是健康人的血糖波动范围）从术前的57%上升到更多从 32 周起超过 99%； 严重高血糖（>13.9 mM）和严重低血糖（餐前餐后动态平均血糖波动）从术前的57%增加至99%。 32 周时，从 5.50 mM 降至 1.60 mM。 此外，严格的混合餐耐受试验（MMTT）显示术后餐前血糖水平稳定，餐后血糖变化幅度显着降低（从术前最大21.3 mm降至9.1 mM）第 105 周）。 与血糖数据一致，糖化血红蛋白水平从术前的 6.6% 降至第 113 周的 4.6%。同时，患者从术后 11 周开始完全断奶外源性胰岛素。 术后逐渐减少其他降糖药物（β-葡萄糖平、二甲双胍）的用量，并于第48周和第56周实现断奶。 最后，患者术后空腹C肽水平较术前升高2倍； MMTT实验显示，餐后，手术后胰岛素和C肽的分泌较术前明显增加，表明胰岛功能已恢复（图3）。

图3. T2D患者自体E胰岛移植的临床研究结果

特别值得指出的是，这项研究在糖尿病适应症的选择上具有独到之处。 作为一系列探索性临床研究的首个，研究团队特别选择了一名有25年T2D病史的60岁患者。 该患者于2017年因糖尿病引起肾功能衰竭而接受了肾移植，手术后血糖控制不佳，需要注射20多个单位的胰岛素并服用多种降糖药物。 如果血糖控制持续不佳，患者不仅随时面临低血糖的风险，短期内还面临再次肾衰竭的可能。 因此，该患者急需胰岛移植。 此次适应症选择不仅有利于评价E-islet在体内的安全性和有效性，同时避免同种异体排斥因素的影响，而且拓宽了干细胞源性再生胰岛的临床应用场景。

研究人员建议，未来的研究方向将集中在：干细胞来源的再生胰岛组织作为临床药物的药效研究、进一步扩大适应症、开发不需要免疫抑制的“通用”再生胰岛组织的制备技术。